افزایش میکروب های کلاژن خوار ممکن است به توضیح شکاف های موجود در سوابق فسیلی کمک کند

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

محققان ممکن است دلیل این را کشف کرده باشند که چرا برخی از اولین حیوانات زمین معمولا به عنوان فسیل حفظ می شدند - حتی اگر آنها اساسا "کیسه های گو" شکننده بودند - در حالی که موجودات نرم بدن بعدا تا حد زیادی از سوابق فسیلی ناپدید شدند.

محققان به رهبری دانشگاه کمبریج می گویند که دلیل آن ممکن است در تکامل موجودات میکروسکوپی باشد که قادر به تجزیه کلاژن، پروتئین ساختاری موجود در بافت حیوانی هستند.

سابقه فسیلی حیات جانوری روی زمین بسیار ناقص است. بخش‌های سخت بدن مانند صدف‌ها، استخوان‌ها و دندان‌ها به مراتب بیشتر از قسمت‌های نرم بدن مانند ماهیچه‌ها، اندام‌ها و پوست حفظ می‌شوند، بنابراین اکثر فسیل‌هایی که امروزه داریم، اسکلت‌های معدنی هستند.

با این حال، فسیل‌های مربوط به اواخر دوره Ediacaran، بین 579 تا 539 میلیون سال پیش، متفاوت هستند. فسیل‌های این زمان، که شامل قدیمی‌ترین شکل‌های پیچیده شناخته‌شده حیات حیوانات است، اغلب با جزئیات خارق‌العاده نگهداری می‌شوند، حتی اگر هیچ یک از این حیوانات اولیه هیچ قسمت سختی از بدن نداشتند. در برخی از سایت‌ها، کل اکوسیستم‌های Ediacaran حفظ شده‌اند و پنجره‌ای غنی به سوی تکامل اولیه حیوانات ارائه می‌دهند.

برای دهه ها، محققان در مورد چگونگی امکان حفظ چنین رایجی از بافت های نرم بحث کرده اند. این احتمالات شامل شرایط شیمیایی غیرعادی در اقیانوس‌های ادیاکران، ترکیب‌های بافتی مختلف یا تأثیر لایه‌ای از لجن میکروبی است که کل بستر دریا را پوشانده است. با این حال، در حالی که این توضیحات در برخی مکان ها کار می کند، هیچ یک از آنها در همه جا کار نمی کند.

محققان تحت رهبری کمبریج می گویند که پاسخ ممکن است تکامل میکروب هایی باشد که آنزیم های کلاژن خوار معروف به کلاژناز را تولید می کنند. نتایج آنها در مجله Current Biology گزارش شده است.

کلاژن باعث تقویت و پشتیبانی از بافت های حیوانی در سراسر بدن می شود. هنگامی که یک ارگانیسم می میرد، کلاژنازها می توانند به سرعت این بافت ها را تجزیه کنند و احتمال اینکه آنها به اندازه کافی برای فسیل شدن حفظ شوند را کاهش می دهد.

فیلیپ ویکس باکس، نویسنده اصلی، که این کار را در دوران دکترا به پایان رساند، گفت: «اگر به یک چتر دریایی مدرن فکر کنید، برای مثال، اگر در ساحل شسته شود و به حال خود رها شود، در عرض چند روز تجزیه می شود. کاندیدای دپارتمان علوم زمین کمبریج. هرگز به فسیل تبدیل نمی‌شود، اما حیواناتی که نیم میلیارد سال پیش به همین شکل هستند، معمولا حفظ می‌شوند.»

کلاژن در تمام بافت های حیوانی وجود دارد، اما بدون هیچ آنزیمی که آن را تجزیه کند، مانند پلاستیک مدرن باقی می ماند. Vixseboxse می‌گوید: «شما به آنزیمی نیاز دارید تا پلیمرهای زیستی را تجزیه کند، در غیر این صورت، برای سال‌ها باقی می‌ماند تا زمانی که چیزی پیدا شود که بتواند آن را بخورد».

Vixseboxse و همکارانش تکامل ژن‌های کلاژناز را در ارگانیسم‌های میکروبی از طریق ۷۰۰ ژنوم باکتریایی ردیابی کردند و آن‌ها را با درختی از تاریخ زندگی مقایسه کردند تا بفهمند چگونه میکروب‌ها توانایی تجزیه کلاژن را در طول زمان به دست آوردند.

محققان دریافتند که کلاژنازها بسیار پیرتر از حیوانات هستند. در ابتدا، آنها فقط در میکروب های بی هوازی یا غیرقابل تحمل به اکسیژن وجود داشتند. بنابراین ارگانیسم‌های مرده در آب‌های اکسیژن‌دار ادیاکران، کلاژن خود را تا زمانی که اکسیژن موجود در رسوبات اطراف آنها تمام نشده بود، حفظ می‌کردند و به موجودات زمان بیشتری برای فسیل شدن می‌داد.

با این حال، در حوالی انتقال بین دوره ادیاکران و دوره کامبرین، کلاژنازها در میان طیف وسیع‌تری از گروه‌های میکروبی شروع به گسترش کردند. آنها به باکتری های هوازی یا مصرف کننده اکسیژن، از جمله گروه هایی که باعث پوسیدگی مدرن می شوند، منتقل شدند. این تغییر مصادف است با کاهش قابل توجه تعداد فسیل های حیوانات نرم.

Vixseboxse می‌گوید: «در این زمان حساس که فسیل شدن این حیوانات نرم بدن متوقف شد، ما شروع به مشاهده ظاهر کلاژنازها در باکتری‌های هوازی می‌کنیم، به این معنی که توانایی تجزیه بافت‌های حاوی کلاژن می‌تواند با تسریع تنوع حیوانات در محیط‌های جدید گسترش یابد.

اکنون که کلاژن ممکن است تخریب شود، شما نیاز به فرآیندهای فسیل‌سازی سریع‌تر برای پیشی گرفتن از پوسیدگی دارید، به همین دلیل است که ما شاهد کاهش زیادی در فراوانی و کیفیت سوابق فسیلی از نظر حفظ بافت نرم هستیم.

در برخی شرایط استثنایی، بسته به اینکه حیوان چگونه و کجا مرده و بعد از آن چه اتفاقی افتاده است، می‌توان بافت‌های نرم را در سنگ‌های جوان‌تر حفظ کرد. به عنوان مثال، یک حیوان مرده که بلافاصله پس از مرگ در زیر بهمنی از رسوب دفن شده است، می تواند به خوبی حفظ شود و از پوسیدگی جلوگیری کند، اما این موارد نادر هستند.

پروفسور الکس لیو، یکی از نویسندگان این مقاله، همچنین در بخش علوم زمین کمبریج، گفت: «این نتایج نشان می‌دهد که ممکن است یک مکانیسم بیولوژیکی فراگیر وجود داشته باشد که سابقه فسیلی بافت‌های نرم را در طول تاریخ زمین شکل داده است». دستیابی به آنزیم های کلیدی توسط میکروب ها برای بهره برداری از یک منبع غذایی در حال رشد ممکن است پتانسیل حفظ بافت های نرم را کاهش داده باشد.

Vixseboxse می گوید در آینده دور، ممکن است پژواک مشابهی با پلاستیک مدرن وجود داشته باشد. مانند کلاژن باستانی، پلاستیک تا زمانی که چیزی وجود نداشته باشد که بتواند آن را تجزیه کند، از بین نمی رود.

Vixseboxse می‌گوید: «باکتری‌ها در زمانی که کلاژن وجود نداشت، هیچ دلیلی برای تجزیه مؤثر کلاژن نداشتند. اما زمانی که کلاژن فراوان‌تر شد و منبع غذایی جدیدی برای این میکروب‌ها فراهم کرد، کلاژنازها تکثیر شدند. شاید روزی، میکروب‌ها از آنزیم‌های مشابه برای شکستن فراوانی فزاینده پلیمرهای پلاستیکی که ما در محیط زیست می‌فرستیم بهره‌برداری کنند، اما این مدت طولانی پس از رفتن ما خواهد بود.

Vixseboxse، P.، و همکاران. ناهمگونی زمانی در سابقه فسیلی حیوانات ناشی از تکثیر کلاژنازهای میکروبی، زیست شناسی فعلی (2026). DOI: 10.1016/j.cub.2026.09.045. www.cell.com/current-biology/f … 0960-9822(26)01254-6

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →